Mikroklima er viktig for bygningers ytelse

  • Illustration
    Foto
    Drawing by Aleksander Lundby

Stergiani Charisi sitt doktorgradsarbeid har vist at det å introdusere mikroklima i simuleringsmodeller for bygninger kan mer nøyaktig og realistisk forutse både hygrotermiske ytelser og energibruk av bygninger.

Mikroklima er viktig for bygningers ytelse

PhD forskningsprosjektet sikter på å forbedre aspekter ved bygningssimuleringer ved å ta hensyn til mikroklima. Klimabelastningene fra vind, slagregn og solstråling som opptrer på bygninger defineres med hensyn til mikroklima, og det er undersøkt hvordan man kan inkludere dem i bygningssimuleringsmodeller.

Det er beskrevet en enkel hygrotermisk modell som kan forutse hvordan overflatetemperatur og fuktinnhold varierer over bygningsfasaden. Modellen er utviklet fra grunnleggende prinsipper om fukt- og varmetransport. Modellen tar hensyn til mikroklimabelastninger fra slagregn og solstråling som er bestemt av omgivelsene og bygningens geometri. I tillegg er tatt hensyn til arkitektoniske detaljer som viser arealer som er eksponert eller skjermet for regn og solstråling. Resultatet er mer nøyaktig bestemmelse av klimapåkjenninger på bygningens fasade. Modellen kan beregne varierende utbredelse av overflatetemperatur og fuktinnhold over fasaden, i motsetning til de fleste simuleringsmodeller som simulerer hele fasaden som én enhet. Utførte feltforsøk av fra to forskjellige fasader viser at modellen beregner nøyaktig utbredelse av overflatetemperatur og fuktinnhold.

Videre er det forsket på effekten av lokale vindforhold på bygninger. Vind er en av hoveddrivkreftene for luftinfiltrasjon, og luftinfiltrasjon er avgjørende for bygningens totale energiforbruk. Ved å beregne nøyaktig vindtrykk på fasaden kan man få mer nøyaktige beregningsresultater for luftinfiltrasjon og, følgelig, energibehov.

Målinger fra feltforsøk fra to referansebygninger viser stor variasjon av vindtrykk over fasaden. Målingene viser at variasjonen av vindtrykket bestemmes av bygningens geometri og omgivelser. En vanlig metode for å uttrykke vindtrykket på et legeme er ved vindtrykkoeffisienten Cp. Bygningsspesifikk Cp kan brukes som grensebetingelse for å ta hensyn til mikroklima i energiberegninger.

Bygningsspesifikke vindtrykkskoeffisienter beregnes ved bruk av målinger fra feltforsøk og numerisk fluiddynamikk (computational fluid dynamics, CFD) beregninger. Resultatene viser at bygningsspesifikke vindtrykkskoeffisienter kan ta hensyn til effektene av mikroklima. Bruk av bygningsspesifikke vindtrykkskoeffisienter i energiberegninger for bygninger er validert mot sporgassmålinger for et referansebygg. I motsetning til konvensjonelle metoder for luftinfiltrasjonsberegninger, kan bygningsspesifikke vindtrykkskoeffisienter ta høyde for effektene fra mikroklima. Resultatene viser at ved å bruke bygningsspesifikke vindtrykkskoeffisienter øker nøyaktigheten til beregninger for luftinfiltrasjon sammenliknet med konvensjonelle metoder.

I tillegg er bruk av svingende bygningsspesifikke vindtrykkskoeffisienter vurdert. Monte Carlo metoden er benyttet, og sannsynlighetsfordeling av bygningsspesifikke vindtrykkskoeffisienter er kombinert med sannsynlighetsfordelt vindhastighet. Kryssvalidering med målinger fra feltforsøk viser at den statistiske metoden videre kan øke nøyaktigheten av luftinfiltrasjonsberegninger.

Published 18. september 2019 - 11:32 - Updated 18. september 2019 - 12:07